制造技术基础课程设计

1、2012年年1月月 课程设计的目的课程设计的目的 内容和步骤内容和步骤 时间进度时间进度 案例分析案例分析 提交的资料提交的资料 1 1、通过课程设计，加深学生对机械制造技术基础课程的理、通过课程设计，加深学生对机械制造技术基础课程的理 解，培养学习全面综合地应用所学知识去分析和解决机械解，培养学习全面综合地应用所学知识去分析和解决机械 制造中的问题的能力。制造中的问题的能力。 2 2、通过设计提高学生的自学能力，使学生熟悉机械制造中、通过设计提高学生的自学能力，使学生熟悉机械制造中 的有关手册、图表和技术资料，特别是熟悉机械加工工艺的有关手册、图表和技术资料，特别是熟悉机械加工工艺 规程设计

2、和夹具设计方面的资料，并学会结合生产实际正规程设计和夹具设计方面的资料，并学会结合生产实际正 确使用这些资料。确使用这些资料。 3 3、通过设计使学生树立正确的设计理念，懂得合理的设计、通过设计使学生树立正确的设计理念，懂得合理的设计 应该是技术上先进，经济上合理，并且在生产实践中是可应该是技术上先进，经济上合理，并且在生产实践中是可 行的。行的。 4 4、通过编写设计说明书，提高学生的技术文件整理、写作、通过编写设计说明书，提高学生的技术文件整理、写作 及组织编排能力，为学生将来撰写专业技术及科研论文打及组织编排能力，为学生将来撰写专业技术及科研论文打 下基础。下基础。 明确零件的作用明确零

3、件的作用 分析零件的工艺性，即掌握零件的结构形状、材料等情况，形成总体分析零件的工艺性，即掌握零件的结构形状、材料等情况，形成总体 构思；分析零件上哪些表面需要加工，明确各主要加工表面构思；分析零件上哪些表面需要加工，明确各主要加工表面 确定零件的生产类型确定零件的生产类型 选择和确定毛坯的种类和制造方法选择和确定毛坯的种类和制造方法 确定毛坯的尺寸公差、加工余量确定毛坯的尺寸公差、加工余量 绘制毛坯简图绘制毛坯简图 拟订工艺路线，选择各加工面的加工方法和加工方案拟订工艺路线，选择各加工面的加工方法和加工方案 选择机床及工艺装备（夹具、刀具、量具）选择机床及工艺装备（夹具、刀具、量具） 确定各

4、工序间的加工余量、工序尺寸和公差确定各工序间的加工余量、工序尺寸和公差 计算切削用量计算切削用量 填写工艺过程卡片和工序卡片填写工艺过程卡片和工序卡片 明确夹具设计的任务明确夹具设计的任务 拟订夹具结构方案，确定定位、夹紧、对刀、导向等装置，并绘制夹拟订夹具结构方案，确定定位、夹紧、对刀、导向等装置，并绘制夹 具草图具草图 绘制夹具装配总图，并标注尺寸、配合及技术要求绘制夹具装配总图，并标注尺寸、配合及技术要求 绘制夹具专用零件图绘制夹具专用零件图 序号序号设计内容设计内容参考进度参考进度 1 1 熟悉题目、准备各种资料、分析零件图、确定生产熟悉题目、准备各种资料、分析零件图、确定生产 类型和

5、毛坯、绘制毛坯图类型和毛坯、绘制毛坯图 1 1天天 2 2 工艺过程设计，包括拟订机械技工工艺路线、选择机工艺过程设计，包括拟订机械技工工艺路线、选择机 床和工装、填写机械加工工艺过程卡等工作床和工装、填写机械加工工艺过程卡等工作 1 1天天 3 3 工序设计，包括确定加工余量、工序尺寸及公差、切工序设计，包括确定加工余量、工序尺寸及公差、切 削用量，填写工序卡片削用量，填写工序卡片 2 2天天 4 4 机床夹具设计，包括定位方案、夹紧方案、定位元件机床夹具设计，包括定位方案、夹紧方案、定位元件 选择、方案对比选择、方案对比 1 1天天 5 5 夹具装配图草图绘制，包括草图绘制、其他零件设夹具

6、装配图草图绘制，包括草图绘制、其他零件设 计校核等工作计校核等工作 2 2天天 6 6 夹具装配图加深、尺寸标注、技术要求制定、标题栏、夹具装配图加深、尺寸标注、技术要求制定、标题栏、 明细栏的填写等工作、夹具主要零件图设计明细栏的填写等工作、夹具主要零件图设计 1.51.5天天 7 7整理课程设计说明书整理课程设计说明书1 1天天 8 8答辩答辩0.50.5天天 1、课程设计说明书、课程设计说明书 内容包括四大部分：零件图分析；确定毛坯；工艺规程设计；内容包括四大部分：零件图分析；确定毛坯；工艺规程设计； 专用夹具设计。要求字数不少于专用夹具设计。要求字数不少于60006000字，需手写。字

7、，需手写。 2、机械加工工艺规程卡片、机械加工工艺规程卡片 （1 1）该零件的机械加工工艺过程卡片）该零件的机械加工工艺过程卡片 （2 2）该零件机械加工工艺过程指定工序的工序卡（）该零件机械加工工艺过程指定工序的工序卡（1 1道工序）道工序） 3、图纸、图纸 （1 1）绘制该零件毛坯图）绘制该零件毛坯图1 1张（张（a4a4） （2 2）指定工序的专用夹具装配图）指定工序的专用夹具装配图1 1张（张（a1a1） （3 3）专用夹具的主要零件图）专用夹具的主要零件图1 1张（张（a3a3，指导教师指定），指导教师指定） 目目 录录 1 零件分析零件分析 1.1 零件的作用 1.2 零件的工艺分

8、析 1.3 确定零件的生产类型 2 确定毛坯类型绘制毛坯简图确定毛坯类型绘制毛坯简图 2.1 选择毛坯 2.2 确定毛坯的尺寸公差和加工余量 2.3 绘制拨叉锻造毛坯简图 3 工艺规程设计工艺规程设计 3.1 定位基准的选择 3.2 拟订工艺路线 3.3 加工设备及工艺装备的选用 3.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定 3.5 切削用量的计算 4 专用钻床夹具设计专用钻床夹具设计 4.1 夹具设计任务 4.2 拟订钻床夹具结构方案与绘制夹具草图 4.3 绘制夹具装配总图 4.4 夹具装配图上标注尺寸、配合和技术要求 4.5 夹具专用零件图设计绘制 零零 件件 图图 拨叉是拖拉机变速箱变换机构中

9、的一个主要零件。拨叉头以拨叉是拖拉机变速箱变换机构中的一个主要零件。拨叉头以 孔套孔套 在变速叉轴上，并用销钉经在变速叉轴上，并用销钉经 孔与变速叉轴连接，拨叉脚则夹在双联变孔与变速叉轴连接，拨叉脚则夹在双联变 换齿轮的槽中。当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过拨叉头部换齿轮的槽中。当需要变速时，操纵变速杆，变速操纵机构就通过拨叉头部 在操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动双联变换齿在操纵槽带动拨叉与变速叉轴一起在变速箱中滑移，拨叉脚拨动双联变换齿 轮在花键轴上滑动以改换档位，从而改变拖拉机的行驶速度。轮在花键轴上滑动以改换档位，从而改变拖拉机的行驶速度。 1 零件分

10、析零件分析 1.1 零件的作用零件的作用 8mm 30mm 由零件图可知，其材料为由零件图可知，其材料为45号钢。该材料具有足够的强度、刚度和韧性，号钢。该材料具有足够的强度、刚度和韧性， 适用于承受弯曲应力和冲击载荷作用的工作条件。适用于承受弯曲应力和冲击载荷作用的工作条件。 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 该拨叉形状特殊、结构简单，属于典型的叉杆类零件。为实现换挡、变该拨叉形状特殊、结构简单，属于典型的叉杆类零件。为实现换挡、变 速的功能，其叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求较高。叉脚速的功能，其叉轴孔与变速叉轴有配合要求，因此加工精度要求较高。叉脚 两端面在工作中需承受冲

11、击载荷，为增强其耐磨性，该表面要求高频淬火处两端面在工作中需承受冲击载荷，为增强其耐磨性，该表面要求高频淬火处 理，硬度为理，硬度为4858 hrc；为保证拨叉换挡时叉脚受力均匀，要求叉脚两端；为保证拨叉换挡时叉脚受力均匀，要求叉脚两端 面对叉轴孔面对叉轴孔 的垂直度要求为的垂直度要求为0.10mm，其自身的平面度要求为，其自身的平面度要求为 0.08mm。为保证拨叉在叉轴上有准确的位置，改换档位准确，拨叉采用锁。为保证拨叉在叉轴上有准确的位置，改换档位准确，拨叉采用锁 销定位。锁销孔的尺寸为销定位。锁销孔的尺寸为 ，且锁销孔的中心线与叉轴孔中心线的，且锁销孔的中心线与叉轴孔中心线的 垂直度要

12、求为垂直度要求为0.15mm。 1 零件分析零件分析 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 0.021 0 30mm 0.015 0 8mm 1 零件分析零件分析 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 拨叉头两端面和叉脚两端面均要求切削加工，并在轴向方向上均高于相拨叉头两端面和叉脚两端面均要求切削加工，并在轴向方向上均高于相 邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了换挡时叉脚端面的接触刚度；邻表面，这样既减少了加工面积，又提高了换挡时叉脚端面的接触刚度； 孔和孔和 孔的端面均为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏，孔的端面均为平面，可以防止加工过程中钻头钻偏， 以保证孔的加工精度；另外，该零件除主要

13、工作表面（拨叉脚两端面、变速以保证孔的加工精度；另外，该零件除主要工作表面（拨叉脚两端面、变速 叉轴孔叉轴孔 和锁销孔和锁销孔 ）外，其余表面加工精度均较低，不需）外，其余表面加工精度均较低，不需 要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求；而主要要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求；而主要 工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经 济的方法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。济的方法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。 0.021 0

14、30mm 0.015 0 8mm 0.021 0 30mm 0.015 0 8mm 该零件的主要工作表面为拨叉脚两端面、叉轴孔该零件的主要工作表面为拨叉脚两端面、叉轴孔 和锁销和锁销 孔孔 在设计工艺规程时应重点予以保证。在设计工艺规程时应重点予以保证。 0.021 0 30(7)mm h 0.015 0 8(7)mm h 依题目可知：产品的年产量为依题目可知：产品的年产量为8000台台/年，每台产品中该零件数量为年，每台产品中该零件数量为1件件 /台；结合生产实际，备品率台；结合生产实际，备品率 和废品率和废品率 分别取分别取3%和和0.5%，该零件年产量，该零件年产量 为：为： 1 零件分

15、析零件分析 1.3 确定确定零件的生产类型零件的生产类型 8000+ %+ .5%n 台/年 1件/台（1 3） （1 0） =8281.2件/年 拨叉质量为拨叉质量为4.5kg，差本指导书表，差本指导书表2.2（或查有关工艺手册，以下是指本（或查有关工艺手册，以下是指本 指导书中的表号）的指导书中的表号）的“机械加工零件生产分类机械加工零件生产分类”知，拨叉属于轻型零件。查知，拨叉属于轻型零件。查 表表2.3知，该拨叉的生产类型为大批生产。知，该拨叉的生产类型为大批生产。 由于该拨叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强拨叉的强度和冲击韧由于该拨叉在工作过程中要承受冲击载荷，为增强拨叉的强度和冲

16、击韧 度，获得纤维组织，毛坯选用锻件。该拔叉的轮廓尺寸不大，且生产类型属度，获得纤维组织，毛坯选用锻件。该拔叉的轮廓尺寸不大，且生产类型属 大批生产，为提高生产率和锻件精度，宜采用模锻方法制造毛坯。毛坯的材大批生产，为提高生产率和锻件精度，宜采用模锻方法制造毛坯。毛坯的材 料为料为45号钢，起模斜度为号钢，起模斜度为5。 2 确定毛坯类型绘制毛坯简图确定毛坯类型绘制毛坯简图 2.1 选择毛坯选择毛坯 1、锻件的公差等级、锻件的公差等级 2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 由拨叉的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为一般精度。由拨叉的功用和技术要求，确定该

17、零件的公差等级为一般精度。 2、锻件质量、锻件质量 由机械加工后拨叉件的质量为由机械加工后拨叉件的质量为4.5kg，可初步估计机械加工前锻件毛坯，可初步估计机械加工前锻件毛坯 的质量为的质量为6kg。 2 确定毛坯类型绘制毛坯简图确定毛坯类型绘制毛坯简图 2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 3、锻件形状复杂系数、锻件形状复杂系数 对拨叉零件图进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的长度、宽度对拨叉零件图进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的长度、宽度 和高度，即和高度，即l=158mm,b=120mm,h=86mm；该拨叉锻件的形状复杂系数为：；该拨叉锻

18、件的形状复杂系数为： 4、锻件材质系数、锻件材质系数 由于该拨叉是碳的质量分数小于由于该拨叉是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数的碳素钢，故该锻件的材质系数 属属m1级。（参见指导书级。（参见指导书p34） 63 666 0.47 158120867.8 10/12.7 t n m s ml b hmmmmmmkg mm 由于由于0.47介于介于0.32和和0.63之间，故该该拨叉的形状复杂系数属之间，故该该拨叉的形状复杂系数属s2级。级。 （参见指导书（参见指导书p23） 2 确定毛坯类型绘制毛坯简图确定毛坯类型绘制毛坯简图 2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量确定毛

19、坯的尺寸公差和机械加工余量 5、锻件分模线形状、锻件分模线形状 根据该拨叉件的形位特点，选择零件高度方向的对称平面为分模面，属根据该拨叉件的形位特点，选择零件高度方向的对称平面为分模面，属 平直分模线。平直分模线。 6、零件表面粗糙度、零件表面粗糙度 由零件图可知，该拨叉各加工表面的粗糙度由零件图可知，该拨叉各加工表面的粗糙度ra均大于等于均大于等于1.6 um。 2 确定毛坯类型绘制毛坯简图确定毛坯类型绘制毛坯简图 2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 根据上述诸因素，由表根据上述诸因素，由表2.13确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，见确定该锻件的尺寸公

20、差和机械加工余量，见 表表 2.1 。 由表由表 2.1所得结果，绘制毛坯简图，如图所得结果，绘制毛坯简图，如图 2.1所示。所示。 2 确定毛坯类型绘制毛坯简图确定毛坯类型绘制毛坯简图 2.3 绘制拨叉锻造毛坯图绘制拨叉锻造毛坯图 图图2.1 拨叉毛坯简图拨叉毛坯简图 叉轴孔叉轴孔 的轴线是拨叉脚端面和锁销孔的轴线是拨叉脚端面和锁销孔 的设计基准，的设计基准， 拨叉头左端面是拨叉轴向方向上尺寸的设计基准。选用叉轴孔拨叉头左端面是拨叉轴向方向上尺寸的设计基准。选用叉轴孔 的的 轴线和拨叉头左端面作精基准定位加工拨叉脚两端面和锁销孔轴线和拨叉头左端面作精基准定位加工拨叉脚两端面和锁销孔 ，实，实

21、 现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。另外，现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。另外， 由于拨叉件刚度较差，受力易产生弯曲变形，选用拨叉头左端面作精基准，由于拨叉件刚度较差，受力易产生弯曲变形，选用拨叉头左端面作精基准， 夹紧力作用在拨叉头的右端面上，可避免在机械加工中产生夹紧变形，夹紧夹紧力作用在拨叉头的右端面上，可避免在机械加工中产生夹紧变形，夹紧 稳定可靠。稳定可靠。 3 工艺规程设计工艺规程设计 3.1 定位基准的选择定位基准的选择 定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基

22、准，然后再确定粗基 准。准。 0.021 0 30mm 0.015 0 8mm 0.021 0 30mm 0.015 0 8mm 1、精基准的选择、精基准的选择 选择变速叉轴孔选择变速叉轴孔 的外圆面和拨叉头右端面作粗基准。采用的外圆面和拨叉头右端面作粗基准。采用 外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用拨叉头右端面作为粗基准加外圆面定位加工内孔可保证孔的壁厚均匀；采用拨叉头右端面作为粗基准加 工左端面，可以为后续工序准备好精基准。工左端面，可以为后续工序准备好精基准。 3 工艺规程设计工艺规程设计 3.1 定位基准的选择定位基准的选择 30mm 2、粗基准的选择、粗基准的选择 30mm 工

23、艺路线的拟订是制订工艺规程的总体布局，包括确定加工方法、划分工艺路线的拟订是制订工艺规程的总体布局，包括确定加工方法、划分 加工阶段、决定工序的集中与分散、加工顺序的安排以及安排热处理、检验加工阶段、决定工序的集中与分散、加工顺序的安排以及安排热处理、检验 及其他辅助工序（去毛刺、倒角等）。它不但影响加工的质量和效率，而且及其他辅助工序（去毛刺、倒角等）。它不但影响加工的质量和效率，而且 影响工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。影响工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等。 3.2 拟订工艺路线拟订工艺路线 因此，拟订工艺路线是制订工艺规程的关键性一步，必须在充分调查研因此，

24、拟订工艺路线是制订工艺规程的关键性一步，必须在充分调查研 究的基础上提出工艺方案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理的方究的基础上提出工艺方案，并加以分析比较，最终确定一个最经济合理的方 案。案。 根据零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查表根据零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，查表2.25平面加工平面加工 方案的经济精度和表面粗糙度；查表方案的经济精度和表面粗糙度；查表2.24孔加工方案的经济精度和表面粗糙孔加工方案的经济精度和表面粗糙 度，确定拨叉零件各表面的加工方法，如表度，确定拨叉零件各表面的加工方法，如表 3.1所示。所示。 3 工艺规程设计工艺规程设计 3.2 拟

25、订工艺路线拟订工艺路线 1、表面加工方法的确定、表面加工方法的确定 该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段分成粗加工、半精加工和精加该拨叉加工质量要求较高，可将加工阶段分成粗加工、半精加工和精加 工几个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准（拨叉头左端面和叉轴孔）准备工几个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准（拨叉头左端面和叉轴孔）准备 好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求； 然后粗铣拨叉头右端面、拨叉脚内表面、拨叉脚两端面的粗铣、操纵槽内侧然后粗铣拨叉头右端面、拨叉脚内表面、拨叉脚两端面的粗铣、操纵槽内侧 面和

26、底面。在半精加工阶段，完成拨叉脚两端面的精铣加工和销轴孔面和底面。在半精加工阶段，完成拨叉脚两端面的精铣加工和销轴孔 的钻、铰加工；在精加工阶段，进行拨叉脚两端面的磨削加工。的钻、铰加工；在精加工阶段，进行拨叉脚两端面的磨削加工。 3 工艺规程设计工艺规程设计 3.2 拟订工艺路线拟订工艺路线 2、加工阶段的划分、加工阶段的划分 选用工序集中原则安排拨叉的加工工序。该拨叉的生产类型为大批生产，选用工序集中原则安排拨叉的加工工序。该拨叉的生产类型为大批生产， 可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中 原则

27、使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加 工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。 3、工序的集中与分散、工序的集中与分散 8mm 遵循遵循“先基准后其他先基准后其他”原则，首先加工精基准原则，首先加工精基准拨叉头左端面和叉轴拨叉头左端面和叉轴 孔孔 ；遵循；遵循“先粗后精先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工原则，先安排粗加工工序，后安排精加工 工序；遵循工序；遵循“先主后次先主后次”原则，先加工主要表面原则，先加工主要表

28、面拨叉头左端面和叉轴孔拨叉头左端面和叉轴孔 和拨叉脚两端面，后加工次要表面和拨叉脚两端面，后加工次要表面操纵槽底面和内侧面；遵循操纵槽底面和内侧面；遵循“先面后孔先面后孔” 原则，先加工拨叉头端面，再加工叉轴孔原则，先加工拨叉头端面，再加工叉轴孔 ；先铣操纵槽，再钻销轴；先铣操纵槽，再钻销轴 孔孔 。由此初拟拨叉机械加工工序安排，见表。由此初拟拨叉机械加工工序安排，见表 3.2。 3 工艺规程设计工艺规程设计 3.2 拟订工艺路线拟订工艺路线 4、工序顺序的安排、工序顺序的安排 （1）机械加工顺序）机械加工顺序 0.021 0 30mm 8mm 30mm 30mm 模锻成形后切边，进行调质处理

29、，调质硬度为模锻成形后切边，进行调质处理，调质硬度为241285hbs，并进行酸，并进行酸 洗、喷丸处理。喷丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脱碳洗、喷丸处理。喷丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脱碳 而多机械加工带来的不利影响。叉脚两端面在精加工之前进行局部高频淬火，而多机械加工带来的不利影响。叉脚两端面在精加工之前进行局部高频淬火， 提高其耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力。在表提高其耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力。在表 3.2中工序中工序80和工序和工序 90之间增加热处理工序，即拨叉脚两端面局部淬火。之间增加热处理工序，即拨叉脚两端面局部淬火。 3 工艺规程

30、设计工艺规程设计 3.2 拟订工艺路线拟订工艺路线 4、工序顺序的安排、工序顺序的安排 （2）热处理工序）热处理工序 粗加工拨叉脚两端面和热处理后，应安排校直工序；在半精加工后，安粗加工拨叉脚两端面和热处理后，应安排校直工序；在半精加工后，安 排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。 （3）辅助工序）辅助工序 综上所述，该拨叉工序的安排顺序为：基准加工综上所述，该拨叉工序的安排顺序为：基准加工主要表面粗加工及一主要表面粗加工及一 些余量大的表面粗加工些余量大的表面粗加工主要表面半精加工和次要表面加工主要表面半精

31、加工和次要表面加工热处理热处理主要主要 表面精加工。表面精加工。 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，拟订拨叉的机械加工工艺在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，拟订拨叉的机械加工工艺 路线，见表路线，见表 3.3。 3 工艺规程设计工艺规程设计 3.2 拟订工艺路线拟订工艺路线 5、确定工艺路线、确定工艺路线 机床和工艺装备的选择应在满足零件加工工艺的需要和可靠地保证零件机床和工艺装备的选择应在满足零件加工工艺的需要和可靠地保证零件 加工质量的前提下，与生产批量和生产节拍相适应，并应优先考虑采用标准加工质量的前提下，与生产批量和生产节拍相适应，并应优先考虑采用标准 化地工艺装备和充分利

32、用现有条件，以降低生产装备费用。化地工艺装备和充分利用现有条件，以降低生产装备费用。 3 工艺规程设计工艺规程设计 3.3 加工设备及工艺装备的选用加工设备及工艺装备的选用 拨叉的生产类拨叉的生产类 型为大批生产，可以型为大批生产，可以 选用高效的专用设备选用高效的专用设备 和组合机床，也可选和组合机床，也可选 用通用设备，所选用用通用设备，所选用 的夹具均为专用夹具。的夹具均为专用夹具。 各工序加工设备及工各工序加工设备及工 艺装备的选用见表艺装备的选用见表 3.4。 表表3.4 加工设备及工加工设备及工 艺设备艺设备 1、工序、工序10粗铣拨叉头两端面和工序粗铣拨叉头两端面和工序20半精铣

33、拨叉头左端面半精铣拨叉头左端面 3 工艺规程设计工艺规程设计 3.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定加工余量、工序尺寸和公差的确定 0 0.30 80l 工序工序10和工序和工序20的加工过程如图的加工过程如图 3.1所示。所示。 工序工序10：以右端面定位，粗铣左端面，保证工序尺寸：以右端面定位，粗铣左端面，保证工序尺寸l1；以左端面定位，；以左端面定位， 粗铣右端面，保证工序尺寸粗铣右端面，保证工序尺寸l2； 工序工序20：以右端面定位，半精铣左端面，保证工序尺寸：以右端面定位，半精铣左端面，保证工序尺寸l3，达到零件图，达到零件图 设计尺寸设计尺寸l的要求，的要求， 。 由图由图 3.1

34、所示加工过程示意图建立分别以所示加工过程示意图建立分别以z2和和z3为封闭环的工艺尺寸为封闭环的工艺尺寸 链，如图链，如图 3.2所示。所示。 求解工序尺寸求解工序尺寸l2：查表：查表2.64平面精加工余量，得半精铣余量平面精加工余量，得半精铣余量z3=1mm； 由图由图 3.1知，知， ；从图；从图 3.2b知，知，z3=l2-l3，则，则 l2=l3+z3=(80+1)mm=81mm。由于工序尺寸。由于工序尺寸l2是在粗铣加工中保证的，查表是在粗铣加工中保证的，查表 2.25平面加工方案的经济精度和表面粗糙度知，粗铣工序的经济加工精度等平面加工方案的经济精度和表面粗糙度知，粗铣工序的经济加

35、工精度等 级可达到右端面的最终加工要求级可达到右端面的最终加工要求it12，因此确定该工序尺寸公差为，因此确定该工序尺寸公差为it12，其，其 公差值为公差值为0.35mm，故，故 求解工序尺寸求解工序尺寸l1：由于右端面的加工余量是经粗铣一次切除的，故：由于右端面的加工余量是经粗铣一次切除的，故z2 应等于右端面的毛坯余量，即应等于右端面的毛坯余量，即z2=2mm。由图。由图 3.2b知，知，z2=l1-l2，则，则 l1=l2+z2=(81+2)mm=83mm。由表。由表2.25平面加工方案的经济精度和表面粗糙平面加工方案的经济精度和表面粗糙 度，确定该粗铣工序的经济加工精度等级为度，确定

36、该粗铣工序的经济加工精度等级为it13，其公差值为，其公差值为0.54mm，故，故 1、工序、工序10粗铣拨叉头两端面和工序粗铣拨叉头两端面和工序20半精铣拨叉头左端面半精铣拨叉头左端面 3 工艺规程设计工艺规程设计 3.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定加工余量、工序尺寸和公差的确定 0 30.30 80llmm 2 81 0.175lmm 1 830.27lmm 为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需对加工余量进行校核。为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需对加工余量进行校核。 余量余量z3的校核：在图的校核：在图 3.2b所示尺寸链中，所示尺寸链中，z3是封闭环，由竖式法是封闭环，由

37、竖式法 （见表（见表 3.5）计算可得：）计算可得： 1、工序、工序10粗铣拨叉头两端面和工序粗铣拨叉头两端面和工序20半精铣拨叉头左端面半精铣拨叉头左端面 3 工艺规程设计工艺规程设计 3.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定加工余量、工序尺寸和公差的确定 0.475 30.175 10.825 1.475zmmmm 余量校核结果表明，所确定的工序尺寸公差是合理的。余量校核结果表明，所确定的工序尺寸公差是合理的。 将工序尺寸按将工序尺寸按“入体原则入体原则”表示：表示： ， ， 。 1、工序、工序10粗铣拨叉头两端面和工序粗铣拨叉头两端面和工序20半精铣拨叉头左端面半精铣拨叉头左端面 3 工艺

38、规程设计工艺规程设计 3.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定加工余量、工序尺寸和公差的确定 0 10.54 83.27lmm 0 30.30 80lmm 0 20.35 81.175lmm 余量余量z2的校核：在图的校核：在图 3.2a所示尺寸链中，所示尺寸链中，z2是封闭环，由竖式法是封闭环，由竖式法 （见表（见表 3.6）计算可得：）计算可得： 0.445 20.445 21.555 2.445zmmmm 综上所述，按入体原则确定工序各工步的工序尺寸及公差，精综上所述，按入体原则确定工序各工步的工序尺寸及公差，精 铰：铰： ；粗铰：；粗铰： ；钻孔：；钻孔： 。 2、工序、工序90钻、粗铰

39、、精铰钻、粗铰、精铰 孔孔 3 工艺规程设计工艺规程设计 3.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定加工余量、工序尺寸和公差的确定 由表由表2.54基孔制基孔制7、8、9级孔的加工余量可得，精铰余量级孔的加工余量可得，精铰余量 z精铰 精铰=0.04 mm ； ； 粗铰余量粗铰余量 z粗铰 粗铰 = 0.16 mm；钻孔余量 ；钻孔余量 z钻 钻 = 7.8 mm 。查表 。查表2.24孔加工方案的孔加工方案的 经济精度和表面粗糙度，可依次确定各工序尺寸的加工精度等级，精铰：经济精度和表面粗糙度，可依次确定各工序尺寸的加工精度等级，精铰： it7；粗铰：；粗铰：it10；钻孔：；钻孔：it12。根

40、据上述结果，再查标准公差值表可确定各。根据上述结果，再查标准公差值表可确定各 工步的公差值，精铰：工步的公差值，精铰：0.015 mm ；粗铰：；粗铰：0.058 mm ；钻孔：；钻孔：0.15 mm 。 0.058 0 7.96mm 8mm 0.015 0 8mm 0.15 0 7.8mm 工步工步1的背吃刀量的背吃刀量 ap1 取为取为z1，z1等于左端面的毛坯总余量减去工序等于左端面的毛坯总余量减去工序2的的 余量余量z3，即，即z1 = 2.5mm - 1mm = 1.5 mm；而工步；而工步2的背吃刀量的背吃刀量 ap2 取为取为z2，故，故 ap2 = z2 = 2 mm。 1、工

41、序、工序10粗铣拨叉头两端面粗铣拨叉头两端面 3 工艺规程设计工艺规程设计 3.5 切削用量的计算切削用量的计算 该工序分两个工步，工步该工序分两个工步，工步1是以右端面定位，粗铣左端面；工步是以右端面定位，粗铣左端面；工步2是以左是以左 端面定位，粗铣右端面。由于这两个工步是在一台机床上经一次走刀加工完端面定位，粗铣右端面。由于这两个工步是在一台机床上经一次走刀加工完 成的，因此它们所选用的切削速度成的，因此它们所选用的切削速度 vc 和经给量和经给量 f 是一样的，只有背吃刀量不是一样的，只有背吃刀量不 同。同。 （1）背吃刀量）背吃刀量 x51型立式铣床功率为型立式铣床功率为4.5kw，

42、查表，查表5.8高速钢套式面铣刀粗铣平面进给高速钢套式面铣刀粗铣平面进给 量，按机床、工件、夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量量，按机床、工件、夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量fz 取为取为0.08 mm/z 。 （2）进给量）进给量 由本工序采用高速钢镶齿铣刀、由本工序采用高速钢镶齿铣刀、dw = 80 mm、齿数、齿数 z = 10。查表。查表5.8高高 速钢套式面铣刀铣削速度，确定铣削速度速钢套式面铣刀铣削速度，确定铣削速度 vc = 44.9 m/min，则：，则： 1、工序、工序10粗铣拨叉头两端面粗铣拨叉头两端面 3 工艺规程设计工艺规程设计 3.5 切削

43、用量的计算切削用量的计算 80 160 40.2/ min 10001000 w c dn vm 10001000 44.9 178.65 /min 80 c s v nr d 0.08 10 160/min128/min mzw ff znmmmm （3）铣削速度）铣削速度 由本工序采用由本工序采用x51型立式铣床，查表型立式铣床，查表3.6，取转速，取转速nw = 160 r/min，故实际，故实际 铣削速度铣削速度 当当 nw = 160 r/min 时，工作台的每分钟进给量时，工作台的每分钟进给量 fm 应为应为 也可根据表也可根据表3.7查得机床的进给量为查得机床的进给量为125 m

44、m/min 。 ap3 = z3 = 1 mm。 2、工序、工序20半精铣拨叉头左端面半精铣拨叉头左端面 3 工艺规程设计工艺规程设计 3.5 切削用量的计算切削用量的计算 10001000 48.4 /min192.58 /min 80 s v nrr d （1）背吃刀量）背吃刀量 由本工序表面粗糙度由本工序表面粗糙度 ra 2.5 um ，查表，查表5.8高速钢套式面铣刀精铣平面进高速钢套式面铣刀精铣平面进 给量，每转进给量给量，每转进给量f取为取为0.4 mm/r ，故每齿进给量，故每齿进给量 fz 为为0.04 mm/z。 （2）进给量）进给量 由本工序采用高速钢镶齿铣刀、由本工序采用

45、高速钢镶齿铣刀、dw = 80 mm、齿数、齿数 z = 10、 fz=0.04mm/z，查表，查表5.8高速钢套式面铣刀铣削速度，确定铣削速度高速钢套式面铣刀铣削速度，确定铣削速度 vc = 48.4 m/min，则：，则： （3）铣削速度）铣削速度 2、工序、工序20半精铣拨叉头左端面半精铣拨叉头左端面 3 工艺规程设计工艺规程设计 3.5 切削用量的计算切削用量的计算 （3）铣削速度）铣削速度 80 180 45.24/ min 10001000 w c dn vm 0.04 10 180/min72/min mzw ff znmmmm 由本工序采用由本工序采用x51型立式铣床，查表型立

46、式铣床，查表3.6，取转速，取转速nw = 180 r/min，故实际，故实际 铣削速度铣削速度 当当 nw = 180 r/min 时，工作台的每分钟进给量时，工作台的每分钟进给量 fm 应为应为 由表由表3.7得，工作台的每分钟进给量得，工作台的每分钟进给量 fm 取为取为65 mm/min 。 由工件材料为由工件材料为45钢、孔钢、孔 、高速钢钻头，查表、高速钢钻头，查表5.19高速钢麻花高速钢麻花 钻钻削碳钢的切削用量得，切削速度钻钻削碳钢的切削用量得，切削速度 vc = 20 m/min，进给量，进给量 f = 0.20 mm/r， 取取ap = 7.8 mm ，则，则 3、工序、工

47、序90钻、粗铰、精铰钻、粗铰、精铰 孔孔 3 工艺规程设计工艺规程设计 3.5 切削用量的计算切削用量的计算 7.8 680 16.65/ min 10001000 ww c d n vm 10001000 20 /min816.2 /min 7.8 s w v nrr d 0.15 0 7.8mm （1）钻）钻 孔工步孔工步 由本工序采用由本工序采用z525型立式钻床，查表型立式钻床，查表3.17得，转速得，转速nw = 680 r/min，故，故 实际铣削速度为实际铣削速度为 8mm 0.15 0 7.8 取背吃刀量取背吃刀量 ap = 0.008 mm，由工件材料为，由工件材料为45钢、

48、孔钢、孔 、查表、查表 5.23高速钢铰刀铰削切削用量得，切削速度高速钢铰刀铰削切削用量得，切削速度 vc = 14 m/min，进给量，进给量 f = 0.8 mm/r，则，则 3、工序、工序90钻、粗铰、精铰钻、粗铰、精铰 孔孔 3 工艺规程设计工艺规程设计 3.5 切削用量的计算切削用量的计算 7.96 545 13.48/ min 10001000 ww c d n vm 10001000 14 /min560 /min 7.96 s w v nrr d 0.058 0 7.96 （2）粗铰）粗铰 孔工步孔工步 由本工序采用由本工序采用z525型立式钻床，取转速型立式钻床，取转速nw

49、= 545 r/min，故实际铣削速，故实际铣削速 度为度为 8mm 0.058 0 7.96 由背吃刀量由背吃刀量 ap = 0.002 mm，由工件材料为，由工件材料为45钢、查表钢、查表5.23高速钢铰刀高速钢铰刀 铰削切削用量得，切削速度铰削切削用量得，切削速度 vc = 23 m/min，取，取vc = 23 m/min，进给量进给量 f =0.3 mm/r，则，则 3、工序、工序90钻、粗铰、精铰钻、粗铰、精铰 孔孔 3 工艺规程设计工艺规程设计 3.5 切削用量的计算切削用量的计算 8 97 / min2.44/ min 10001000 ww c d n vmm 1000100

50、0 3 /min119.4 /min 8 s w v nrr d （3）精铰工步）精铰工步 由本工序采用由本工序采用z525型立式钻床，由表型立式钻床，由表3.17，取转速，取转速nw = 97r/min，故实，故实 际铣削速度为际铣削速度为 8mm 3 工艺规程设计工艺规程设计 将上述零件工艺规程设计的结果填入工艺文件。拨叉零件的机械加工工将上述零件工艺规程设计的结果填入工艺文件。拨叉零件的机械加工工 艺过程如表艺过程如表3.7所示；拨叉第所示；拨叉第10、20、90三道工序的工序卡如表三道工序的工序卡如表 3.8、表、表 3.9、表、表3.10。 3 工艺规程设计工艺规程设计 图图3.7

51、拨叉零件机械加工工艺过程卡片（续表）拨叉零件机械加工工艺过程卡片（续表） 3 工艺规程设计工艺规程设计 图图3.8 拨叉零件机械加工工序拨叉零件机械加工工序1010的机械加工工序卡片的机械加工工序卡片 3 工艺规程设计工艺规程设计 3 工艺规程设计工艺规程设计 根据表根据表3.10所示的工序所示的工序90加工拨叉锁销孔加工拨叉锁销孔 工序卡，提出该工工序卡，提出该工 序的专用机床夹具设计任务书，其格式如表序的专用机床夹具设计任务书，其格式如表4.1所示。任务书中按工艺规程所示。任务书中按工艺规程 要求，提出定位基准、尺寸及公差、加工部位、工艺要求等作为夹具设计的要求，提出定位基准、尺寸及公差、

52、加工部位、工艺要求等作为夹具设计的 依据。依据。 4 专用钻床夹具设计专用钻床夹具设计 4.1 夹具设计任务夹具设计任务 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需设计专用夹具。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需设计专用夹具。 为工序为工序90钻拨叉锁销孔设计钻床夹具，所用机床为钻拨叉锁销孔设计钻床夹具，所用机床为z525型立式钻床，大批生型立式钻床，大批生 产类型。产类型。 1、工序尺寸和技术要求、工序尺寸和技术要求 加工拨叉锁销孔加工拨叉锁销孔 ，孔的轴线对孔，孔的轴线对孔 的轴线垂直度公差的轴线垂直度公差 为为 0.15 mm，b面的尺寸为面的尺寸为 ，表面粗糙度

53、，表面粗糙度 ra 1.6 um。 0.021 0 30mm 0.18 0 40mm 0.015 0 8mm 0.015 0 8mm 2、生产类型及时间定额、生产类型及时间定额 生产类型为大批生产，时间定额生产类型为大批生产，时间定额25min。 3、设计任务书、设计任务书 定位元件采用带肩长定位销和削边销定位，如图定位元件采用带肩长定位销和削边销定位，如图4.1所示。长定位销与工所示。长定位销与工 件定位孔配合，限制四个自由度，其轴肩小环面与工件定位端面接触，限制一件定位孔配合，限制四个自由度，其轴肩小环面与工件定位端面接触，限制一 个自由度；削边销与工件叉口接触限制一个自由度，实现工件完全

54、定位。个自由度；削边销与工件叉口接触限制一个自由度，实现工件完全定位。 定位孔与定位销的配合尺寸取为定位孔与定位销的配合尺寸取为 （在夹具上标出定位销配合尺（在夹具上标出定位销配合尺 寸寸 ）。对于工序尺寸）。对于工序尺寸 而言，定位基准与工序基准重合，定位而言，定位基准与工序基准重合，定位 误差误差 ；对于加工孔的垂直度公差要求，基准重合；对于加工孔的垂直度公差要求，基准重合 ；加工孔；加工孔 径尺寸径尺寸 由刀具直接保证，由刀具直接保证， 。由上述分析可知，该定位方案合理、。由上述分析可知，该定位方案合理、 可行。可行。 4 专用钻床夹具设计专用钻床夹具设计 4.2 拟订钻床夹具结构方案与

55、绘制夹具草图拟订钻床夹具结构方案与绘制夹具草图 1、确定工件定位方案，设计定位装置、确定工件定位方案，设计定位装置 分析工序简图可知，加工拨叉锁销孔分析工序简图可知，加工拨叉锁销孔 ，孔的轴线对孔，孔的轴线对孔 的轴线垂直度公差为的轴线垂直度公差为0.15mm，距离，距离b面的尺寸为面的尺寸为 。从基准重合原则。从基准重合原则 和定位的稳定性、可靠性出发，选择和定位的稳定性、可靠性出发，选择b面为主要定位基准面，并选择面为主要定位基准面，并选择 孔轴线和工件叉口面为另外两个定位基准面。孔轴线和工件叉口面为另外两个定位基准面。 0.021 0 30mm 7 30 6 h f 0.18 0 40m

56、m 30 6f 0.015 0 8mm ( 8)0 dw (40)0 dw ( )0 dw 0.021 0 30mm 0.18 0 40mm 8mm 4 专用钻床夹具设计专用钻床夹具设计 4.2 拟订钻床夹具结构方案与绘制夹具草图拟订钻床夹具结构方案与绘制夹具草图 1、确定工件定位方案，设计定位装置、确定工件定位方案，设计定位装置 4 专用钻床夹具设计专用钻床夹具设计 4.2 拟订钻床夹具结构方案与绘制夹具草图拟订钻床夹具结构方案与绘制夹具草图 2、确定工件的夹紧方案，设计夹紧装、确定工件的夹紧方案，设计夹紧装 置置 钢套的轴向刚度比径向刚度好，因钢套的轴向刚度比径向刚度好，因 此夹紧力应指向限位台阶面。针对大批此夹紧力应指向限位台阶面。针对大批 生产的工艺特征，此夹具选用偏心螺旋生产的工艺特征，此夹具选用偏心螺旋 压板夹紧机构，如图压板夹紧机构，如图4.2所示。偏心所示。偏心 螺旋压板夹紧机构中的各零件均采用标螺旋压板夹紧机构中的各零件均采用标 准夹具元件，参见表准夹具元件，参见表6.45、表、表6.47和表和表 6.48确定偏心压板夹紧机构结构尺寸。确定偏心压板夹紧机构结构尺寸。 4 专用钻床夹具设计专用钻床夹具设计 4.2 拟订钻床夹具结构方案与绘制夹具草图拟订钻床夹具结构方案与绘制夹具草图 3、确定导向方案，设计导向装置、